(57)【要約】      （修正有）【課題】確実に部品間隔を所望の状態で保てるようにした、実装基板の提供。【解決手段】実装基板１に複数の部品３を搭載後、これらの部品間隔を規定する電気絶縁性の部材６であって、かつ、たとえば溶融はんだに対し、撥水性の特性を有する部材６を、搭載された該部品間に設定する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を実装する実装基板において、部品搭載の後、部品間に電気絶縁性の部材を配置することを特徴とする実装基板。
【請求項２】
特許請求項１において、電気絶縁性の部材は基板上に設けられ少なくとも一方向の大きさが部品間最小間隔以下のものでしかも溶融はんだに対し、撥水性の特性を有する部材であることを特徴とする実装基板。
【請求項３】
特許請求項２において、電気絶縁性の部材はリフロー加熱により部品間最小間隔まで膨張する部材であることを特徴とする実装基板。
【請求項４】
特許請求項１において、電気絶縁性の部材は部品上に配されリフロー時に部品間の空間に入るシートであることを特徴とする実装基板。
【請求項５】
特許請求項４において、シートと部品電極のなす角度はリフローのはんだ溶融時、電極に対するはんだの接触角より小さい角度であることを特徴とする実装基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子機器に内蔵されるプリント基板搭載の電子部品、及びそれを用いる電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高機能化や小型化の要求に伴い、実装分野においても実装基板の高密度化が推進され、使用電子部品の小型化、ＩＣパッケージの狭ピッチ化、と共に搭載部品間隔の狭小化が図られている。この部品間隔の狭小化に関しては、はんだ印刷や部品搭載位置の高精度化、リフロー温度分布の平坦化によるセルフアラインメントの制御などにより、問題点の解決を図り、達成してきた。以下図１６〜２２に基づき、従来例に関する説明を述べる。図１６にはチップ部品の実装例、図１９にはＩＣパッケージの実装例について図示してある。図１６は、プリント基板１の配線パターン部における部品接続用ランドにはんだ５が印刷され、その上にチップ部品３が搭載されてあることを示している。チップ部品３には電極４が設けられ、実際には電極４とランド２がはんだ５の溶融凝固により接続され、はんだ接合が形成される。
【０００３】
又、図１９以下に示すのはいわゆるＢＧＡ，ＣＳＰといったＩＣパッケージの実装例である。図１９において１９はパッケージ本体、２０は基板上のパッケージ電極接続用ランド、２１はパッケージ電極である。図２０は図１９をリフロー加熱し、電極をランドに接合した状態を示す。通常は間隔ｄ”を設定して、図２０に示すような状態が得られるように設計される。
【０００４】
又、従来例としては、例えば特許文献１と特許文献２をあげることが出来る。
【特許文献１】特開昭６３―１９８９５号公報
【特許文献２】特開平４―１４８５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来例において、背景技術で述べたように搭載部品間隔の狭小化が進展し、部品間隔が限界設定を目指す状況が多くなり、プロセス上の問題が大きく浮かび上がっている。以下、はんだの溶融凝固による接合過程を見ることにより、何が問題かをのべる。
【０００６】
図１９においてはんだは溶融することにより、はんだの表面張力が作用し、電極及びランドに濡れ広がる。又、電極面には表面張力により、接触角θではんだは濡れ、いわゆるフィレットを形成する。これを図１７，１８に示す。このとき、間隔ｄはフィレット厚みより小さいと、隣接電極に形成されるフィレットは接触又は一体化し、部品電極間ショートを引き起こす。このようなプロセス不良を防ぐため、通常は図１８に示されるように部品電極間は一定の基準に基づく間隔ｄ’が設定され、ｄ’は５’に示される溶融凝固はんだの形状によって得られる間隔の低減を補償するように設定される。図１９においても同様の問題が考えられる。通常ｄ”を制御することにより、図２０に示す実装状態がえられるように設計される。しかし、高密度化を要求するため、図２１に示すようにｄ”を小さく設定する場合、溶融により、電極３５、３６が溶け合い、図２２に示すように凝固後も一体となってしまうことが考えられる。以上がいわゆるブリッジ現象である。ブリッジは高密度化における重要な手段である部品間隔の狭小化を達成するための大きな阻害要因であり、問題解決の要求度が非常に高い課題である。
【０００７】
これらの問題に対して、上述したように従来は部品の間隔をはんだ印刷技術、部品搭載技術、リフロー制御技術の精度を見極めながら、設定することにより、基本的に解決してきた。又、別の解決法としては特開平４―１４８５８７に示されるような基板に絶縁材によるはんだ濡れ広がりのバリアを設けるもの、特開昭６３―１９８９５に示されるような発泡剤を含有するインクをパターン間に印刷して、バリアを形成するものなど、基板に対策を施したものがある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
それらに対し、本発明は部品搭載後に部品間隔を規定する部材を部品間スペースに設け、部品の接触が完全に防げる構造を提案する。そのための手段は基本的にははんだ印刷精度、部品搭載精度などで決まる、部品搭載時の最小部品間隔よりも少なくとも一つの方向に小さい寸法を有する部材を、部品搭載後、部品間に設けることによってなるものである。以下その特徴を各発明毎に述べる。
【０００９】
第一の発明では上述したように部品搭載時の最小部品間隔よりも少なくとも一つの方向に小さい寸法を有する部材、具体的にはもっとも簡単な仕様を満足するものとして球体、を、部品搭載後、部品間に設ける。こうすることで、リフロー後も部材サイズ以下には部品間隔が小さくならないことを保証する。
【００１０】
第二の発明では部品搭載時の最小部品間隔よりも非常に小さい寸法を有する部材を設ける。こうすることで部材を設ける工程は精度の制約が緩和される。更に、部材はリフロー時発泡することにより設定部品間隔まで膨張し、各部品間隔の最適化を達成するものである。
【００１１】
第三の発明は部品搭載後、部品上面に絶縁性フィルム又はシートを載置し、リフロー時その部材の変形を利用して部品間隔の確保を達成するものである。
【００１２】
第四の発明はＩＣパッケージに部品が隣接するような場合にも可能な構造で、最小部品間隔よりも少なくとも一つの方向に小さい寸法を有する部材、具体的には板状体、を部品間に設ける。
【発明の効果】
【００１３】
第一の実施例では、チップ部品のリフロー後における最小部品間隔の絶対的な確保が可能である。又、絶縁性部材として、はんだに対する撥水性の材料を用い、はんだフィレットの形状を制御することによって、より、部品間隔の狭小化を進めることが可能である。
【００１４】
第二の実施例では、搭載の最小部品間隔よりも第一の実施例における場合より、より小さな部材を使用し、部材設置に関する精度の低減を可能にし、工程の簡略化を図る。更に、部材の発泡剤化などによってリフロー後の部品間隔に関しては最適化を図る。
【００１５】
第三の実施例では更なる工程の簡略化を行う。それは一部材追加というプロセス、即ち、部品上フィルム又はシートの載置という構成をとる。この場合、上記と同様、部材のはんだに対する撥水性を設定し、はんだフィレット形状の制御を可能にし、狭小化を図る。
【００１６】
第四の実施例では、最小部品間隔よりも少なくとも一つの方向に小さい寸法を有する部材、具体的には板状体、を使用することにより、部品間隔は非常に狭小であるが、接合部高さはそれに比べ大きな寸法となるような構造の場合、間隔設定部材が板状体であれば、厚みを非常に小さくし、例えば幅を大きくするなどして、柔軟に構造対応が可能である。
【００１７】
このように部品搭載後に間隔規定部材を設けることは、プリント基板製造工程の複雑化や、プリント基板上に対策をとることによる搭載位置に対する影響を考えると、効果が大きい。即ち、搭載後の設置は単純な工程であるし、搭載後の設置のため、搭載部品の位置に応じて間隔規定部材を設置出来、非常に柔軟な部品間隔規定が出来るものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（実施例１）
図１〜４は本発明の第一の実施例である。図１において、１は電子部品を実装するプリント基板本体、２はプリント基板本体に設けられたパターン部接続用ランド、３はチップ部品本体、４はチップ部品に設けられた電極、ｄ１はチップ部品の隣接部品間隔を示す。図２において、６は部品搭載後に設けられる部品間隔規定部材である。図３において、７はリフロー後に形成されるはんだフィレット、８は部品間隔規定部材により形状制御されたはんだフィレットである。図１はプリント基板１にはんだ５が印刷され、印刷されたはんだの上に部品３が搭載された状態を示す。この時、部品間隔はｄ１で示される。次に搭載後部品間隔規定部材６を設けた状態が図２である。部品間隔規定部材６はあらゆる部品間スペースに存在可能なように搭載装置性能などで決まる最小部品間隔よりも部品寸法が小さく設定されている。このような状態の構造体をリフロー加熱することにより、図３の構造が得られる。即ち各部品の間隔と形成されるフィレットの形状により、平均化された部品間隔として、図３の状態が得られる。この時のフィレット形状は図４によって示される状態となる。即ち、図４に示されるθははんだの部品規定部材に対する撥水角である。部品規定部材がない場合ははんだは電極に対する接触角の延長線上で電極の外側に膨らもうとするのに対し、部品規定部材がこのような撥水角を持つため、はんだは撥水角の延長線上に形状を形成し、部品規定部材がない場合に対し、電極に対して外側に膨らまない。
【００１９】
こうして、フィレット形状においても部品間隔の狭小化に部品間隔規定部材は有利に作用する。
【００２０】
（実施例２）
図５〜７は本発明における第二の実施例である。図５においてはｄ２は第一の実施例におけるよりも小さくなった場合を示している。このような状態で、第一の実施例に置けるより寸法の小さな部品間隔規定部材９を設けた状態を図６に示す。こうすることにより、部品規定部材そのものの精度、或いは部品規定部材搭載装置精度がより緩和されたものとして考えられ、コスト的観点から有利になる。更に、図７に示すのは部品規定部材９をリフロー時の加熱による発泡効果を持たせた発泡剤を含有した部材とした場合で、発泡することにより各部品の間隔を平均部品間隔として最適化を図った状態を示している。
【００２１】
（実施例３）
図８〜１２は本発明における第三の実施例である。図８は第一の実施例と同じく、プリント基板にはんだを印刷し、チップ部品を搭載した状態を示すものである。図９において、１０は部品間隔を規定するためのフィルム或いはシートである。図に示すように少なくとも２個以上のチップ部品が搭載された実装基板で該部材をその上面に載置する。そうした状態でリフロー加熱を行う。このとき、該部材は粘性特性に関して温度依存性を持たせることにより、リフロー加熱時に図に示すように部品間のスペースへと変形し、部品間の間隔を保証することが可能になる。この場合の該部材の有無の差を説明するのが、図１１及び１２である。図１１は該部材あり、図１２は該部材なし即ち従来例である。図１２ではフィレット形状１７ははんだの電極に対する接触角θで決まり、特にＰｂフリーはんだは接触角が大きいので、フィレットは大きくなり間隔は大きく取らねばならない。しかし、図１１に示すように、該部材１４がある場合は、はんだの外部材に対する撥水角θ’によって形状が支配されると考えられ、フィレット１６は大きくならない。従って、該部材の効果は単に絶縁間隔を設定できるのみでなくフィレット形状を制御することで、更に、間隔設定に効果をあげることになる。
【００２２】
（実施例４）
図１３〜１５は本発明における第四の実施例である。本発明はＩＣパッケージとの部品間隔の狭小化を考える場合に有効な方法を提案する。図１３において、１８はプリント基板、１９はＩＣパッケージ本体、２０はプリント基板上の配線に設けられたＩＣ接合用ランド、２１はパッケージに設けられた接合電極、２２はチップ部品、２３はプリント基板上の配線に設けられたチップ部品接合用ランド２４は印刷されたはんだを示す。図１４は部品間隔規定部材２５を設けた状態を示す図である。図１３はチップ部品での印刷されたはんだがＩＣパッケージに近接した状態の場合を示している。これに対し、部品間隔規定部材２５は既述の場合と異なり、板状体であり、板の厚みを薄くすることにより、図１３のような状況でも、設置可能であり、しかもＩＣ電極高さに対しても板の大きさによって十分間隔を規定することが可能である。こうした状態でリフロー加熱した状態が図１５に示すものである。チップ部品電極のフィレットが片側に膨れた状態を示しているが、絶縁材である部品間隔規定部材が存在していることにより、ブリッジが防止可能である．
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第一の実施例を示す図
【図２】本発明の第一の実施例を示す図
【図３】本発明の第一の実施例を示す図
【図４】本発明の第一の実施例を示す図
【図５】本発明の第二の実施例を示す図
【図６】本発明の第二の実施例を示す図
【図７】本発明の第二の実施例を示す図
【図８】本発明の第三の実施例を示す図
【図９】本発明の第三の実施例を示す図
【図１０】本発明の第三の実施例を示す図
【図１１】本発明の第三の実施例を示す図
【図１２】本発明の第三の実施例を示す図
【図１３】本発明の第四の実施例を示す図
【図１４】本発明の第四の実施例を示す図
【図１５】本発明の第四の実施例を示す図
【図１６】従来例を示す図
【図１７】従来例を示す図
【図１８】従来例を示す図
【図１９】従来例を示す図
【図２０】従来例を示す図
【図２１】従来例を示す図
【図２２】従来例を示す図
【符号の説明】
【００２４】
１  プリント基板本体
２  接続用ランド
３  チップ部品本体
４  電極
ｄ１  隣接部品間隔
５  はんだ
６  部品間隔規定部材
７  はんだフィレット
８  はんだフィレット
９  部品間隔規定部材
１０  フィルム或いはシート
１１  部品間隔規定部材
１２  チップ部品本体
１３  電極
１４  部品間隔規定部材
１５  部品間隔規定部材
１６  フィレット
１７  フィレット
１８  プリント基板
１９  ＩＣパッケージ本体
２０  ＩＣ接合用ランド
２１  接合電極
２２  チップ部品
２３  接合用ランド
２４  はんだ
２５  部品間隔規定部材
２６  接合電極
２７  フィレット
２８  フィレット
２９  接続電極
３０  接続電極
３１  ブリッジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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